• 전기화학회지
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• 제24권4호
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• pp.100-105
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• 2021

최근 리튬이차전지의 안전성을 향상시킨 전고체 전지가 많은 관심의 대상이 되고 있으나 전도성 세라믹 또는 고체 고분자 전해질을 적용한 고체전지는 높은 계면 저항, 부반응 등과 같은 문제점을 지니고 있어 전기화학적 특성이 낮다. 기존 전고체 전지의 이러한 문제점을 해결하기 위하여 복합고체 전해질이 제안되었으며 본 연구에서는 나시콘 구조의 나노 입자 Li_1.5Al_0.5Ti_1.5P₃O₁₂ (LATP) 전도성 세라믹, PVdF-HFP, 카보네이티 기반 액체전해질을 복합화 하여 유사고체 전해질을 제작하였다. 이 복합고체 전해질은 5.6 V의 높은 전압 안전성을 가지며 리튬이온의 탈리-착리 테스트에서 리튬 금속전극의 덴드라이트 성장 억제 효과가 있음을 보여준다. 또한 복합고체 전해질을 적용한 LiNi_0.83Co_0.11Mn_0.06O₂ (NCM811)기반 전지에서 4.8 V의 높은 충전 종지 전압에도 241.5 mAh/g의 높은 방전 용량을 나타내며 안정적인 전기화학 반응이 일어난다. NCM811 기반 전지의 90도 충전-방전 중에도 전지의 단락이나 폭발 없이 139.4 mAh/g 방전 용량을 보인다. 따라서 LATP기반 복합고체 전해질은 리튬이차전지의 안전성과 전기화학적 특성을 향상 시킬 수 있는 효과적인 방법임을 알 수 있다.

• 전기화학회지
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• 제3권2호
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• pp.115-120
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• 2000

양극 물질로 산화바나듐 박막, 고체전해질로는 LiPON 박막 그리고 음극 물질로는 리튬 금속 박막을 선택하여 $Li/LiPON/V_2O_5/Pt$ 구조의 전고상 박막 전지를 제작하였고 전지 특성을 평가하였다. 산화바나듐 박막은 여러 산소 분압에서 직류 반응성 스퍼터링으로 증착하여 전기화학적 특성을 분석한 결과 $20\%\;O_2/Ar$비에서 가장 우수한 가역 특성을 나타내었다. 직류 반응성 스퍼터링에 의해 산화바나듐 박막을 제작한 후 진공을 그대로 유지한 상태에서 r.f. 반응성 스퍼터링에 의해 LiPON 고체전해질 박막을 증착하였다. 그 후 dry room내에서 진공 열증착법에 의해 리튬 금속 박막을 증착하여 전고상의 박막 전지를 제작하였다. $Li/LiPON/V_2O_5$ 박막 전지를 전압 범위와 전류 밀도를 변화시켜 충방전 시험을 행한 결과 $7{\mu}A/cm^2$의 전류 밀도와 3.6-2.7 V의 전압범위에서 가장 우수한 가역 특성을 나타내었다. $Li/LiPON/V_2O_5$박막 전지로 초시계를 구동 시켰으며 이는 in-situ공정에 의해 제작된 박막 전지가 소자 에너지원으로의 응용 가능성을 보여 주었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1998년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.1511-1513
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• 1998

The purpose of this study is to research and develop PEO/PVDF electrolytes and $LiMn_2O_4$ composite cathode for all-solid state lithium rechargeable battery. We investigated AC impedance response and charge/discharge cycling of $LiMn_2O_4$/SPE/Li cells. The cell resistance was decreased so much initial charge process from 0% SOC to 100% SOC. The radius of semicircle of $LiMn_2O_4$/SPE/Li cell was so much from initial state to 20th cycling. The discharge capacity of the $LiMn_2O_4$ composite cathode was 144mAh/g based on $LiMn_2O_4$.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2001년도 추계 학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.83-83
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• 2001

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제22권1호
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• pp.28-32
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• 2023

Recently, the use of stable lithium nanostructures as substrates and electrodes for secondary batteries can be a fundamental alternative to the development of next-generation system semiconductor devices. However, lithium structures pose safety concerns by severely limiting battery life due to the growth of Li dendrites during rapid charge/discharge cycles. Also, enabling long cyclability of high-voltage oxide cathodes is a persistent challenge for all-solid-state batteries, largely because of their poor interfacial stabilities against oxide solid electrolytes. For the development of next-generation system semiconductor devices, solid electrolyte nanostructures, which are used in high-density micro-energy storage devices and avoid the instability of liquid electrolytes, can be promising alternatives for next-generation batteries. Nevertheless, poor lithium ion conductivity and structural defects at room temperature have been pointed out as limitations. In this study, a low-dimensional Graphene Oxide (GO) structure was applied to demonstrate stable operation characteristics based on Li+ ion conductivity and excellent electrochemical performance. The low-dimensional structure of GO-based solid electrolytes can provide an important strategy for stable scalable solid-state power system semiconductor applications at room temperature. The device using uncoated bare NCA delivers a low capacity of 89 mA h g-1, while the cell using GO-coated NCA delivers a high capacity of 158 mA h g−1 and a low polarization. A full Li GO-based device was fabricated to demonstrate the practicality of the modified Li structure using the Li-GO heterointerface. This study promises that the lowdimensional structure of Li-GO can be an effective approach for the stabilization of solid-state power system semiconductor architectures.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.733-738
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• 1998

본 논문에서는 고체 리듐 전지를 개발하기 위하여 poly(ethylene oxide) [PEO] 에 $LiClO_4$, poly (vinylidene fluoride) [PVDF] 및 가소제로 propylene carbonate [PC] 와 ethylene carbonate[EC] 등을 혼합여 고분자 저해질을 제조하였다. 또한 고체 리듐 전지용 정극으로써 우수한 특성이 기대되는 $Li_xV_3O_8$을 졸-겔법에 의해 합성하여 $Li_xV_3O_8$SPE/Li cell 의 전기화학적 특성을 측정하였다. 고분자 matrix는 PEO와 PVDE를 혼합 사용한 결과 $PEO_4 PVDF_4LiCIO_4PC_5EC_5$ 고분자 전해질이 상온에서 $5.2 {\times} 10{-3}$ S/cm 의 높은 이온 전도도를 나타냈으며 리듐 이온 transference number는 0.3이었다. 졸-겔법에 의해 제조된 $Li_xV_3O_8$을 사용한 $Li_xV_3O_8$SPE/Li cell의 방전시 cell 저항이 방전 초기에는 비소한 증가를 하다가 방전 말기 전압인 2.0V에서 크게 증가하였다. $Li_xV_3O_8$ composite 정극의 첫 번째 방전 용량은 295㎃h/g이었으며 8번째 충방전 싸이클부터 방전 용량이 안정화 되었고 15번째 방전 용량도 212㎃h/g으로 고체 전지용 정극으로써 우수한 특성을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.409-409
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• 2011

All solid-state thin film lithium batteries have many applications in miniaturized devices because of lightweight, long-life, low self-discharge and high energy density. The research of cathode materials for thin film lithium batteries that provide high energy density at fast discharge rates is important to meet the demands for high-power applications. Among cathode materials, lithium manganese oxide materials as spinel-based compounds have been reported to possess specific advantages of high electrochemical potential, high abundant, low cost, and low toxicity. However, the lithium manganese oxide has problem of capacity fade which caused by dissolution of Mn ions during intercalation reaction and phase instability. For this problem, many studies on effect of various transition metals have been reported. In the preliminary study, the Sn-substituted LiMn2O4 thin films prepared by pulsed laser deposition have shown the improvement in discharge capacity and cycleability. In this study, the thin films of LiMn2O4 and LiSn0.0125Mn1.975O4 prepared by RF magnetron sputtering were studied with effect of deposition parameters on the phase, surface morphology and electrochemical property. And, all solid-state thin film batteries comprised of a lithium anode, lithium phosphorus oxy-nitride (LiPON) solid electrolyte and LiMn2O4-based cathode were fabricated, and the electrochemical property was investigated.

• 전기화학회지
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• 제8권4호
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• pp.181-185
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• 2005

알루미나 기판을 사용하여 백금 박막 전류 집전체상에 $2.9{\mu}m$ 두께 및 $4cm^2$의 전극면적을 갖는 $LiCoO_2$ 박막을 R.F. 마그네트론 스퍼터링법에 의해 증착하였으며, 아르곤 공정 압력 및 인가된 R.F. 전력량에 따른 Li/Co 몰 비 의존성에 대해 고찰하였다. 비정질계 고체전해질인 Lipon 및 Li 음극이 순차적으로 증착된 박막전지를 제조하여 정전류충, 방전 시험하였으며, 고율방전 특성 및 충, 방전 횟수에 따른 전지 용량 변화를 측정하였다. 교류임피던스를 통해 전지내부의 저항성분을 측정하였으며, 이에 대한 등가회로를 구성하여 시뮬레이션한 결과와 비교하였다.

• 전기화학회지
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• 제25권3호
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• pp.105-112
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• 2022

전고체전지의 상용화를 위해서는 상온에서 작동이 가능한 고체전해질 개발이 필수적이며 이온전도도가 높은 물질을 채택하여 전고체전지를 제조해야 한다. 따라서, 기존의 옥사이드 계열의 고체의 이온전도도를 높이기 위하여 이종원소가 도핑된 Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO)를 필러소재(Al, Nb-LLZO)로 사용하였으며, 상온에서 작동이 가능하도록 Poly(ethylene oxide)/Poly(propylene carbonate) (PEO/PPC) 기반의 가넷형 무기계 고체고분자 전해질을 제조하였다. 이원금속 원소를 도핑한 가넷형 무기계 필러와 PEO/PPC (1:1 비율로 섞인) 고분자를 1:2.4의 비율로 균일하게 교반하여 전해질을 합성해 상온과 60 ℃에서 전고체 전지의 전기학적 성능을 분석하였다. 제조한 복합 전해질은 이원금속의 도핑으로 인하여 이온전도도가 향상되었으며, PEO 단독으로 사용하는 전해질보다 PPC를 1:1로 첨가하였을 때 이온전도도 향상을 도와 60 ℃ 뿐만 아니라 상온에서 전고체 전지의 용량과 용량 유지율이 개선되었음을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제56권2호
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• pp.111-129
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• 2019

Recently, all-solid-state batteries (ASSBs) have attracted increasing interest owing to their higher energy density and safety. As the core material of ASSBs, the characteristics of the solid electrolyte largely determine the performance of the battery. Thus far, a variety of inorganic solid electrolytes have been studied, including the NASICON-type, LISICON-type, perovskite-type, garnet-type, glassy solid electrolyte, and so on. The garnet Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO) solid electrolyte is one of the most promising candidates because of its excellent comprehensively electrochemical performance. Both, experiments and theoretical calculations, show that cubic LLZO has high room-temperature ionic conductivity and good chemical stability while contacting with the lithium anode and most of the cathode materials. In this paper, the crystal structure, Li-ion transport mechanism, preparation method, and element doping of LLZO are introduced in detail based on the research progress in recent years. Then, the development prospects and challenges of LLZO as applied to ASSBs are discussed.